Υπολογισμοί τρανζίστορ Darlington

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Το τρανζίστορ Darlington είναι μια πολύ γνωστή και δημοφιλής σύνδεση χρησιμοποιώντας ένα ζευγάρι διπολικού τρανζίστορ διακλάδωσης τρανζίστορ (BJT), σχεδιασμένο για να λειτουργεί σαν ένα ενοποιημένο 'υπέροχος' τρανζίστορ. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τις λεπτομέρειες της σύνδεσης.

Διάγραμμα σύνδεσης τρανζίστορ Darlington

Ορισμός

Ένα τρανζίστορ Darlington μπορεί να οριστεί ως σύνδεση μεταξύ δύο BJT που τους επιτρέπει να σχηματίσουν ένα μόνο σύνθετο BJT αποκτώντας ένα σημαντικό ποσό κέρδους ρεύματος, το οποίο μπορεί να κυμαίνεται πέραν των χιλιάδων τυπικά.



Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της διαμόρφωσης είναι ότι το σύνθετο τρανζίστορ συμπεριφέρεται σαν μια μεμονωμένη συσκευή που έχει βελτιωμένη τρέχον κέρδος ισοδύναμο με το προϊόν των σημερινών κερδών κάθε τρανζίστορ.

Εάν η σύνδεση Darlington αποτελείται από δύο μεμονωμένα BJT με τρέχοντα κέρδη β1και βδύοΤο συνδυασμένο τρέχον κέρδος μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:



βρε= β1βδύο-------- (12.7)

Όταν ταιριάζουν τρανζίστορ χρησιμοποιούνται σε σύνδεση Darlington έτσι ώστε β1= βδύο= β, ο παραπάνω τύπος για το τρέχον κέρδος απλοποιείται όπως:

βρε= βδύο-------- (12.8)

Συσκευασμένο τρανζίστορ Darlington

Λόγω της τεράστιας δημοτικότητάς του, τα τρανζίστορ του Ντάρλινγκτον κατασκευάζονται επίσης και διατίθενται έτοιμα σε ένα πακέτο που έχουν δύο BJT εσωτερικά ενωμένα ως μία μονάδα.

Ο παρακάτω πίνακας παρέχει το δελτίο δεδομένων ενός παραδείγματος ζεύγους Darlington σε ένα μόνο πακέτο.

Προδιαγραφές τρανζίστορ Darlington

Το υποδεικνυόμενο τρέχον κέρδος, είναι το καθαρό κέρδος από τα δύο BJT. Η μονάδα διαθέτει 3 στάνταρ τερματικά εξωτερικά, δηλαδή βάση, πομπό, συλλέκτη.

Αυτό το είδος συσκευασμένων τρανζίστορ Darlington έχει εξωτερικά χαρακτηριστικά παρόμοια με ένα κανονικό τρανζίστορ, αλλά έχει πολύ υψηλή και βελτιωμένη έξοδο ρεύματος, σε σύγκριση με τα κανονικά μεμονωμένα τρανζίστορ.

Πώς να DC Bias ένα κύκλωμα τρανζίστορ Darlington

Το παρακάτω σχήμα δείχνει ένα κοινό κύκλωμα Darlington που χρησιμοποιεί τρανζίστορ με πολύ υψηλό κέρδος ρεύματος βρε.

Κύκλωμα μεροληψίας DC τρανζίστορ Darlington

Εδώ το βασικό ρεύμα μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Εγώσι= VDC- ΒΕΙΝΑΙ/ Ρσι+ βρεΡΕΙΝΑΙ-------------- (12.9)

Αν και αυτό μπορεί να μοιάζει με το εξίσωση που εφαρμόζεται κανονικά για οποιοδήποτε κανονικό BJT , η τιμή βρεστην παραπάνω εξίσωση θα είναι σημαντικά υψηλότερη, και η VΕΙΝΑΙθα είναι συγκριτικά μεγαλύτερο. Αυτό αποδείχθηκε επίσης στο δείγμα δελτίου δεδομένων που παρουσιάστηκε στην προηγούμενη παράγραφο.

Επομένως, το ρεύμα εκπομπής μπορεί να υπολογιστεί ως:

ΕγώΕΙΝΑΙ= (βρε+ 1) Εγώσι≈ βρεΕγώσι-------------- (12.10)

Η τάση DC θα είναι:


ΒΕΙΝΑΙ= ΕγώΕΙΝΑΙΡΕΙΝΑΙ-------------- (12.11)

Βσι= VΕΙΝΑΙ+ V.ΕΙΝΑΙ-------------- (12.12)

Λύθηκε Παράδειγμα 1

Από τα δεδομένα που δίνονται στο παρακάτω σχήμα, υπολογίστε τα ρεύματα πόλωσης και τις τάσεις του κυκλώματος Darlington.

Πρακτικό λύσιμο κύκλωμα Darlington

Λύση : Εφαρμογή του Εξ. 12.9 το ρεύμα βάσης καθορίζεται ως:

Εγώσι= 18 V - 1,6 V / 3,3 MΩ + 8000 (390Ω) ≈ 2,56 μA

Εφαρμόζοντας την Εξ. 12.10, το ρεύμα του πομπού μπορεί να αξιολογηθεί ως:

ΕγώΕΙΝΑΙ≈ 8000 (2,56 μA) ≈ 20,28 mA ≈ Iντο

Η τάση DC πομπού μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση 12.11, ως:

ΒΕΙΝΑΙ= 20,48 mA (390Ω) ≈ 8 V,

Τέλος, η τάση του συλλέκτη μπορεί να εκτιμηθεί με την εφαρμογή Εξ. 12.12 όπως δίνεται παρακάτω:

Βσι= 8 V + 1,6 V = 9,6 V

Σε αυτό το παράδειγμα, η τάση τροφοδοσίας στο συλλέκτη του Darlington θα είναι:
Βντο= 18 V

Ισοδύναμο κύκλωμα Darlington AC

Στο σχήμα που φαίνεται παρακάτω, μπορούμε να δούμε ένα BJT emitter-ακόλουθος κύκλωμα συνδεδεμένο σε λειτουργία Darlington. Ο ακροδέκτης βάσης του ζεύγους συνδέεται με ένα σήμα εισόδου εναλλασσόμενου ρεύματος μέσω του πυκνωτή C1.

Το σήμα εναλλασσόμενου ρεύματος που λαμβάνεται μέσω του πυκνωτή C2 συνδέεται με τον ακροδέκτη πομπού της συσκευής.

Το αποτέλεσμα προσομοίωσης της παραπάνω διαμόρφωσης παρουσιάζεται στο ακόλουθο σχήμα. Εδώ το τρανζίστορ Darlington φαίνεται να αντικαθίσταται με ένα ισοδύναμο κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος που έχει αντίσταση εισόδου ρ Εγώ και μια πηγή εξόδου του ρεύματος αντιπροσωπεύεται ως β ρε Εγώ σι

Η αντίσταση εισόδου AC μπορεί να υπολογιστεί όπως εξηγείται παρακάτω:

Ρεύμα βάσης AC που διέρχεται ρ Εγώ είναι:

Εγώσι= VΕγώ- Βή/ rΕγώ---------- (12.13)

Από
Βή= (Εγώσι+ βρεΕγώσιRΕΙΝΑΙ---------- (12.14)

Εάν εφαρμόσουμε την εξ. 12,13 στην εξ. 12.14 παίρνουμε:

ΕγώσιρΕγώ= VΕγώ- Βή= VΕγώ- ΕΓΩσι(1 + βρεRΕΙΝΑΙ

Επίλυση των παραπάνω για Β Εγώ:

ΒΕγώ= Εγώσι[rΕγώ+ (1 + βρεRΕΙΝΑΙ]

ΒΕγώ/ ΕΓΩσι= rΕγώ+ βρεΡΕΙΝΑΙ

Τώρα, εξετάζοντας τη βάση τρανζίστορ, η αντίσταση εισόδου AC μπορεί να αξιολογηθεί ως:

ΜΕΕγώ= Ρσι॥ ρΕγώ+ βρεΡΕΙΝΑΙ---------- (12.15)

Λύθηκε Παράδειγμα 2

Τώρα ας λύσουμε ένα πρακτικό παράδειγμα για τον παραπάνω σχεδιασμό ακόλουθων εκπομπών ισοδύναμου AC:

Προσδιορίστε την αντίσταση εισόδου του κυκλώματος, δεδομένου r Εγώ = 5 kΩ

Εφαρμόζοντας το εξ. 12.15 επιλύουμε την εξίσωση όπως δίνεται παρακάτω:

ΜΕΕγώ= 3.3 MΩ ॥ [5 kΩ + (8000)390 Ω)] = 1.6 MΩ

Πρακτικός σχεδιασμός

Εδώ είναι ένας πρακτικός σχεδιασμός Darlington συνδέοντας ένα Τρανζίστορ ισχύος 2N3055 με ένα μικρό τρανζίστορ σήματος BC547.

Μια αντίσταση 100K χρησιμοποιείται στην πλευρά εισόδου σήματος για να μειώσει το ρεύμα σε λίγα χιλιοστά.

Κανονικά με τόσο χαμηλό ρεύμα στη βάση, το 2N3055 μόνο του δεν μπορεί ποτέ να φωτίσει φορτίο υψηλού ρεύματος, όπως λαμπτήρα 12V 2 amp. Αυτό συμβαίνει επειδή το τρέχον κέρδος του 2N3055 είναι πολύ χαμηλό για την επεξεργασία του χαμηλού ρεύματος βάσης σε υψηλό ρεύμα συλλέκτη.

Ωστόσο, μόλις συνδεθεί ένα άλλο BJT που είναι BC547 με το 2N3055 σε ένα ζευγάρι Darlington, το ενοποιημένο κέρδος ρεύματος μεταβαίνει σε μια πολύ υψηλή τιμή και επιτρέπει στη λάμπα να ανάβει σε πλήρη φωτεινότητα.

Το μέσο τρέχον κέρδος (hFE) των 2Ν3055 είναι περίπου 40, ενώ για το BC547 είναι 400. Όταν τα δύο συνδυάζονται ως ζεύγος Darlington, το κέρδος αυξάνεται ουσιαστικά στα 40 x 400 = 16000, φοβερό δεν είναι. Αυτό είναι το είδος της δύναμης που μπορούμε να πάρουμε από μια διαμόρφωση τρανζίστορ Darlington, και ένα συνηθισμένο τρανζίστορ θα μπορούσε να μετατραπεί σε μια εξαιρετικά βαθμολογημένη συσκευή μόνο με μια απλή τροποποίηση.




Προηγούμενο: Φύλλο δεδομένων CMOS IC LMC555 - Λειτουργεί με παροχή 1,5 V Επόμενο: Anti Spy RF Detector Circuit - Wireless Bug Detector